平面度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量装置的技术领域，具体是一种平面度测量装置，主要应用于批量 生产现场和机械加工车间，对测量成本和测量效率要求较高，但是工作环境较差场合，对平 面度进行检测。
【背景技术】
[0002] 在批量生产现场和机械加工车间，目前常用三坐标测量仪、塞尺和百分表测量平 面度。三坐标测量仪对测量环境要求高，且测量效率低下、操作复杂、价格昂贵，因此，不适 用于批量生产现场对平面度的实时测量;用塞尺和百分表测量平面度具有操作简单和成本 低的优点，但是测量精度较低，不能满足高精度测量平面度的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种平面度测量装置。该装置 具有结构简单、使用方便和平面度测量精度高的特点，可应用于批量生产现场和机械加工 车间等对平面度要求较高场合，对平面度进行检测。
[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005] -种平面度测量装置，其特征在于:包括激光发射器、位置敏感探测模块、控制器、 探头、机壳、压缩弹簧、压盖、互相平行的第一 X向滑轨与第二X向滑轨、互相平行的第一 Y向 滑轨与Y向滑轨以及放置被测零件的基板；
[0006] 所述的位置敏感探测模块固定在探头内，探头放置在机壳内，两者之间采用精密 间隙配合，探头上表面开一个圆形凹槽，用于放置压缩弹簧，压盖设有一凸台，嵌入在圆形 凹槽内，压盖与机壳之间通过螺钉固定，压盖向下使压缩弹簧产生形变，对探头上表面施加 预紧力；
[0007] 所述的激光发射器由激光器二极管、激光壳体、准直透镜、衰减片和聚焦透镜组 成，激光二极管发射的激光束沿中心光轴，依次通过准直透镜、衰减片和聚焦透镜；
[0008] 所述的激光发射器固定在机壳外表面，机壳侧壁开一个通光孔，使激光发射器输 出的激光聚焦到位置敏感探测模块光敏面的中心区域进行光电转换，控制器固定在机壳的 外壁上，通过导线与位置敏感探测模块相连，电信号经控制器进行信号转换和处理，并显示 激光光斑几何中心位置信息，因此，将探头的机械位移转换为光斑在探测器光敏面上的位 移，实现探头在Z方向的位置测量；
[0009] 所述的机壳分别与第一 X向滑轨和第二X向滑轨通过轴孔精密间隙配合连接，第一 X向滑轨和第二X向滑轨的两端分别设有方形通槽，并通过该方形通槽与第一 Y向滑轨、第二 Y向滑轨连接，连接处采用精密间隙配合，第一 Y向滑轨、第二Y向滑轨的底部固定于基板的 四角上，机壳通过第一 X向滑轨和第二X向滑轨实现探头在X方向的移动，通过第一 Y向滑轨、 第二Y向滑轨实现探头在Y方向的移动。
[0010]所述的激光器为600nm~900nm波段带尾纤输出的单纵模半导体激光二极管。
[0011] 所述的准直透镜为双凸的球面或非球面透镜，透镜表面镀有与激光器波长相同的 增透介质膜。
[0012] 所述的衰减片为吸收型衰减片，通过衰减光强使得位置敏感探测模块工作在线性 区。
[0013] 所述的聚焦透镜为双凸的球面或非球面透镜，透镜表面镀有与激光器波长相同的 增透介质膜。
[0014] 所述的光电敏感探测模块选用一维位置敏感探测器进行光电转换和位移测量，通 过标定和线性插值的方法提高位移测量精度。
[0015] 本发明可实现平面度测量，与传统方法相比，优势在于:本发明采用光电探测的原 理，将机械位移转化为激光光源在位置敏感探测器上的位移，利用位置敏感探测器位移分 辨率高的特点，实现了平面度的高精度测量，与传统方法相比，平面度测量精度得到明显提 升，同时，该方法结构简单、操作方便，可应用于批量生产现场和机械加工车间等，对平面度 要求较高，且工作量繁重的场合。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明平面度测量装置结构剖面示意图。
[0017] 图2为本发明平面度测量装置结构示意图。
[0018] 图3为本发明光路结构示意图。
[0019] 图4为位置敏感探测器PSD结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 请参阅图1和图2,图1和图2是本发明平面度测量装置结构示意图。由图可见，本发 明平面度测量装置，该装置包括激光发射器1、位置敏感探测模块2、控制器3、探头4、机壳5、 压缩弹簧6、压盖7、互相平行的第一 X向滑轨8与第二X向滑轨9、互相平行的第一 Y向滑轨10 与Y向滑轨11以及放置被测零件13的基板12;位置敏感探测模块2固定在探头4内，探头4放 置在机壳5内，两者之间采用精密间隙配合，探头4上表面开一个圆形凹槽，用于放置压缩弹 簧6,压盖7设有一凸台，嵌入在圆形凹槽内，压盖7与机壳5之间通过螺钉固定，压盖7向下使 压缩弹簧6产生形变，对探头4上表面施加预紧力;激光发射器1由激光器二极管1.1、激光壳 体1.2、准直透镜1.3、衰减片1.4和聚焦透镜1.5组成，激光二极管1.1发射的激光束沿中心 光轴，依次通过准直透镜1.3、衰减片1.4和聚焦透镜1.5;激光发射器1固定在机壳5外表面， 机壳5侧壁开一个通光孔，使激光发射器1输出的激光聚焦到位置敏感探测模块2光敏面的 中心区域进行光电转换，控制器3固定在机壳5的外壁上，通过导线与位置敏感探测模块2相 连，电信号经控制器3进行信号转换和处理，并显示激光光斑几何中心位置信息，因此，将探 头4的机械位移转换为光斑在探测器光敏面上的位移，实现探头4在Z方向的位置测量;机壳 5分别与第一 X向滑轨8和第二X向滑轨9通过轴孔精密间隙配合连接，第一 X向滑轨8和第二X 向滑轨9的两端分别设有方形通槽，并通过该方形通槽与第一 Y向滑轨10、第二Y向滑轨11连 接，连接处采用精密间隙配合，第一 Y向滑轨10、第二Y向滑轨11的底部固定于基板12的四角 上，机壳5通过第一X向滑轨8和第二X向滑轨9实现探头4在X方向的移动，通过第一 Y向滑轨 10、第二Y向滑轨11实现探头4在Y方向的移动，以测量被测零件13上不同位置处，探头4的Z 向位置信息，通过记录不同位置处激光光斑中心位置……，n)，可计算出被测 零件13的平面度为:η?Βχ{δ]-η?η{δ?}。
[0021]所述的激光器1 · 1为600nm~900nm波段带尾纤输出的单纵模半导体激光二极管。
[0022] 所述的准直透镜1.3为双凸的球面或非球面透镜，透镜表面镀有与激光器1.1波长 相同的增透介质膜。
[0023] 所述的衰减片1.4为吸收型衰减片，通过衰减光强使得位置敏感探测模块2工作在 线性区。
[0024] 所述的聚焦透镜1.5为双凸的球面或非球面透镜，透镜表面镀有与激光器1.1波长 相同的增透介质膜。
[0025] 所述的光电敏感探测模块2选用一维位置敏感探测器进行光电转换和位移测量， 通过标定和线性插值的方法提高位移测量精度。
[0026] 本发明采用光电转换的原理实现平面度测量，光路结构示意图请参阅图3,带尾纤 输出的激光器1.1依次经准直透镜1.3、衰减片1.4和聚焦透镜1.5耦合到光电探测模块2的 光敏面上，本发明中选用Thorlabs公司的型号为LPS-675-FC带尾纤输出的半导体LD作为光 源，激光输出功率Po = 2.5mW，光纤NA=0.12，激光的模场直径d可表示为： 「_71 , 2疋 λ 2^